声表面波器件的封装技术及其发展
发布时间:2008/6/3 0:00:00 访问次数:317
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关键词：封装，声表面波器件，电传输性，滤波器，谐振器，移动通信 中图分类号：tn305.94 文献标识码：a文章编号：1681-1070（2005）08-13-03 1 引言 声表面波器件（surface acoustic wave , saw）属于固态电子器件，在电路应用中主要利用其稳定的频率源功能（声表面波谐振器）和滤波功能（声表面波滤波器）。其应用最为广泛的品种是声表面波谐振器和声表面波滤波器。 声表面波期间利用叉指换能器在石英、铌酸锂、钽酸锂等压电材料表面上激发、监测和接收声表面波，完成电信号从电到声再到电的转换和处理。目前商品化的声表面波器件工作频率处在30mhz到3 000mhz的范围。5 000mhz的声表面波滤波器产品的研制已有报道。 声表面波滤波器的主要封装形式有塑料封装、金属封装和smd封装。对声表面波滤波器的封装影响最大的是其主要应用系统--移动通信。移动通信手机的一个发展趋势是小型化，用于移动通信手机的声表面波滤波器的外形尺寸从上世纪九十年代到目前同样经历了小型化的发展过程。 本文对声表面波器件的主要封装形式塑料封装、金属封装、smd封装对器件电性能的影响作了系统的实验研究与分析，并对声表面波器件smd封装中的部分问题进行了探讨，介绍了目前及未来声表面波器件的发展局势。 2 塑料封装、金属封装、smd封装电气特性的比较分析 声表面波器件利用压电材料上的声表面波的激发、传播与接收完成其滤波或提供谐振特性。声表面波波长在100μm～2μm的范围(分别对应30mhz与2000mhz工作频率范围)，是一种对其传播表面非常敏感的机械波。传播表面的些许油污、薄膜、灰尘或水汽等都会对声表面波器件的性能造成很大的负面效应。对声表面波器件来讲，芯片表面需要有真空或空气层，封装倒料不可与其表面直接接触。如果封装塑料类材料直接接触声表面波器件表面将使声表面波器件失效。集成电路的塑料类材料直接接触芯片表面的封装方式不能用于声表面波器件的封装。 声表面波器件封装需要关注的另一个问题就是封装的电磁馈通问题。电磁馈通的定义为输出端口通过辐射方式直接从输入端口获取的能量与输入端口能量之比。在其他因素保持不变的前提下，频率越高，输出端到输入端越近，电磁馈通越大。 一般来讲，塑料封装抑制电磁馈通的能力比金属盒与smd封装的能力差，主要用于中频滤波器。其频率范围在30mhz～150mhz内。图1为5脚塑料封装管壳声表面波滤波器在0.30mhz～1 300mhz测得的传输特性。从图1可以看出，在频率高于150mhz后，电磁馈通上升很快。但是在150mhz以下，抑制电磁馈通效果很好。图2为图1所测塑料封装管壳声表面波中频滤波器在1mhz到70mhz范围测得的传输特性，近带抑制大于30db，能够满足实用要求。 图3、图4分别为f11、to-39金属封装管壳在未装放管芯情况测得的电磁馈通特性。在0.30mhz～500mhz频率范围内，to-39与f11封装的电磁馈通特性相似。但当频率高于500mhz以后，to-39特性明显变差。f11封装在1000mhz处，电磁馈通大于67db。在1 300mhz处，电磁馈通为63db。而to-39为55 db。很明显在电磁馈通的抑制方面，f11优于to-39。图5为封装在f1l管壳中的f958传播特性。3db通带宽度28.3mhz，插入损耗4.3db，近带抑制大于50db。 smd封装具有体积小、抗电磁馈通能力比较强、其编带易于客户在自动生产线使用的特点。采用smd封装的声表面波射频滤波器(rf滤波器)在上世纪90年代初被用于移动电话，其用量相当惊人。当时封装与管芯的引线采用铝线连接。而到1998年，80％的供货量已从铝线连接转为倒装焊接(flip chip)。其外
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